KR100421609B1

KR100421609B1 - 선박 엔진의 탑브레이싱

Info

Publication number: KR100421609B1
Application number: KR10-1998-0053014A
Authority: KR
Inventors: 재 광 엄; 성 용 한; 부 도 김
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2004-06-16
Also published as: KR20000028533A

Abstract

본 발명은 선박 엔진의 탑브레이싱에 관한 것이며, 선체 구조물(2)에 엔진(3)의 진동 하중을 지지하는 빔부(20), 상기 빔부(20)와 선체 구조물(2) 사이를 연결하는 선체연결부(30) 및 상기 빔부(20)와 엔진(3) 사이를 연결하는 엔진연결부(40)를 포함하고; 상기 선체연결부(30)와 상기 엔진연결부(40) 중 한쪽의 연결부는, 일정 간격을 두고 나란히 배치되어 상기 빔부(20)에 연결된 한 쌍의 가압판(50), 상기 두 가압판(50)의 외측에 인접하는 위치에 상기 선체 구조물(2) 또는 엔진(3)에 고정 설치된 한쌍의 마찰지지대(60), 및 상기 두 가압판(50) 사이에 설치되고 내부의 공기압을 조절하여 상기 두 가압판(50)의 상기 마찰지지대(60)에 대한 가압력을 제어할 수 있는 공기튜브(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 탑브레이싱이 개시되어 있다.

Description

선박 엔진의 탑브레이싱(TOP BRACING OF SHIP ENGINE)

(기술분야)

본 발명은 선박 엔진의 탑브레이싱에 관한 것이며, 보다 상세하게는 선박의 엔진에서 발생하는 진동을 완화하기 위하여 엔진의 상단을 선체의 구조물에 지지하는 데 사용되는 탑브레이싱에 관한 것이다.

(배경기술)

선박의 엔진에서는 그 작동 중에 상당한 진동이 발생하며, 이런 진동은 엔진과 그 주변의 구조물에 피로파괴를 촉진시키고 승선감을 저해하는 등의 바람직하지 않은 요인으로 작용하므로, 가능하다면 엔진의 진동을 완화시키는 것이 바람직하다. 선박 엔진의 진동을 완화시키기 위한 대책의 하나로서는, 엔진의 상단과 선체의 구조물 사이를 탑브레이싱이라는 구조물로 고정하는 방식이 널리 사용되고 있다.

도6은 탑브레이싱의 일반적인 설치 위치를 보여주는 선박의 개략 종단면도이다. 도시된 바와 같이, 선박(1)의 엔진(3)은 엔진마운팅(4)에 고정적으로 설치되는 바, 이런 상태에서 엔진(3)이 작동되면 엔진의 상단 부분이 심하게 진동하게 된다. 따라서, 선박(1)에서는 선체 구조물(2)과 엔진(3) 사이에 탑브레이싱(100)을 설치하여 엔진의 진동을 완화하고 있다.

도7은 종래 탑브레이싱의 개략 정면도이고, 도8은 개략 평면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 탑브레이싱(100)은, 엔진(3)에 연결되는 엔진연결판(110), 선체 구조물(2)에 연결되는 선체연결판(120), 및 엔진연결판(110)과 선체연결판(120)을 연결하는 빔(150)을 구비하고 있다.

선체연결판(120)은 마찰판(130)을 매개하여 선체 구조물(2)의 돌출판(140)에 볼트(141)와 너트(142)로 결합되어 있고, 상기 마찰판(130)은 선체연결판(120)이 횡방향으로 어느 정도 유동되는 것을 허용하기 위한 것으로서, 그 유동 정도는 볼트(141)의 조임 정도로 조절된다.

이상과 같은 종래의 탑브레이싱(100)은, 엔진의 횡방향 진동을 충분히 완화시켜 주지만, 선박의 항해 중에 파랑 또는 흘수 변화 등에 의해 발생할 수 있는 선체 구조물과 엔진 사이의 상대적인 높이 변화에 따른 비틀림 응력과 같은 여러 방향의 변형력에 대해서는 상대적으로 취약하다.

특히, 선체 구조물(2), 엔진(3), 엔진연결판(110), 선체연결판(120), 돌출판(140) 및 빔(150)의 연결부위들은, 용접과정에서 생긴 잔류응력, 재질변형 또는 용접결함 등의 존재로 인하여 쉽게 피로하여 균열 등이 발생하기 쉽다. 일단 구성 부재들 중 어느 하나에 균열이 발생하면 다른 것들도 연쇄적으로 균열을 일으켜 엔진의 진동이 더욱 심하게 되므로, 엔진에 무리가 가해질 가능성이 높아질 뿐만 아니라 매우 까다로운 작업인 탑브레이싱의 보수 및 교체 작업을 자주 하지 않으면 안된다.

즉, 종래 탑브레이싱(100)을 적용한 경우, 대표적으로 엔진진동특성을 보여주는 엔진회전수와 엔진 진동의 관계 그래프(진동응답곡선)를 보면, 도9에 도시된 바와 같이 하나의 정점을 가지는 곡선 형태가 된다. 여기에서 곡선의 정점은 엔진의 고유 진동수에 일치하는 엔진의 회전수를 나타낸다. 종래 탑브레이싱(100)을 일단 엔진에 장착하면 그 고유 진동수(f0)가 고정적으로 정해져서 변화되지 아니하므로, 엔진의 회전수가 고유 진동수(f0)의 근처에 이르면 진동이 매우 심하게 되어 상기한 여러 문제점을 야기하게 되는 것이다.

또한, 종래의 탑브레이싱(100)에 있어서는, 그 선체 구조물(2) 쪽 연결부위는, 선체연결판(120)이 마찰판(130)을 매개하여 돌출판(140)을 통해 볼트(141)와 너트(142)로 선체 구조물(2)에 연결되어 있으므로 엔진의 진동에 대해 어느 정도 유연성을 가지지만, 그 엔진 쪽 연결부위는 엔진연결판(110)을 통해 빔(150)이 바로 엔진에 용접으로 접합되어 있기 때문에 엔진을 유연성 있게 지지하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 탑브레이싱은 이를 지상에서 사전에 제작한 다음에 선박으로 옮겨 장착하는 것이 일반적인 바, 종래의 탑브레이싱(100)의 경우, 일단 제작된 후에는 그 길이를 조정하기가 용이하지 아니하므로 지상에서 제작작업을 할 때 그 길이를 선체 구조물과 엔진 사이의 길이에 상당히 정밀하게 일치시켜야 장착 작업이 용이해 진다. 그러나 선체 구조물과 엔진 사이의 길이는 어느 정도 오차를 가지고 변할 수 있기 때문에 지상 작업에서 그 길이를 정확히 맞추는 것이 실질적으로 용이하지 않다.

이런 이유로, 종래의 탑브레이싱(100)은 엔진에 장착할 때 선체 구조물(2)과 엔진(3) 사이의 실제 길이에 맞게 그 길이를 다시 조정하는 번거로운 작업을 하지 않으면 안되는 경우가 자주 발생하고, 이런 과정에서 용접 결함도 자주 생기게 된다.

본 발명의 목적은, 상기한 종래의 선박 엔진의 탑브레이싱이 지니는 여러 가지 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 엔진회전수의 변화에 따라 엔진의 지지 상태(지지강성)를 변화시킴으로써 모든 엔진의 회전수 범위에 걸쳐서 엔진의 진동이 최소화될 수 있도록 제어할 수 있는 선박 엔진의 탑브레이싱과 이런 탑브레이싱에 의해 엔진 진동 완화 방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 엔진을 유연하게 지지할 수 있는 탑브레이싱을 제공함으로써, 그 설치 및 보수 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 탑브레이싱의 부분 단면 평면도,

도2는 본 발명에 따른 탑브레이싱의 정면도,

도3은 공기튜브의 압력 조절 장치의 일 예를 보여주는 개략도,

도4는 본 발명에 따른 탑브레이싱을 적용했을 때의 엔진회전수와 엔진 진동의 관계를 보여주는 진동응답곡선,

도5는 본 발명에 따른 탑브레이싱에 의해 선박 엔진의 진동을 완화하는 방법의 일 예를 나타낸 순서도,

도6은 탑브레이싱의 일반적인 설치 위치를 보여주는 선박의 개략 종단면도,

도7은 종래 탑브레이싱의 개략 정면도,

도8은 종래 탑브레이싱의 개략 평면도,

도9는 종래 탑브레이싱을 적용했을 때 엔진회전수와 진동의 관계를 보여주는 진동응답곡선.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2: 선체 구조물 3: 엔진

20: 빔부 30: 선체연결부

40: 엔진연결부 50: 가압판

60: 마찰지지대 70: 공기튜브

80: 연결판 81: 볼트공

82: 볼트 83: 너트

본 발명에 따라, 선박의 엔진 진동을 완화하기 위하여 엔진의 상단을 선체의 구조물에 지지함에 있어서, 엔진의 지지 상태를 변화시켜 엔진의 진동특성이 다수의 진동응답곡선을 가지도록 공기튜브를 구비한 탑브레이싱에 의해 엔진을 지지하고, 엔진의 실제 회전수에 따라 상기 공기튜브의 공기압을 조절하여 엔진의 지지상태를 변화시킴으로써 엔진의 모든 회전수 범위에 대하여 그 진동을 최적으로 완화시킬 수 있는 선박 엔진의 탑브레이싱이 제공된다.

구체적으로 본 발명에 따라, 선체 구조물에 엔진의 진동 하중을 지지하는 빔부, 상기 빔부와 선체 구조물 사이를 연결하는 선체연결부 및 상기 빔부와 엔진 사이를 연결하는 엔진연결부를 포함하고; 상기 선체연결부와 상기 엔진연결부 중 한쪽의 연결부는, 일정 간격을 두고 나란히 배치되어 상기 빔부에 연결된 한 쌍의 가압판, 상기 두 가압판의 외측에 인접하는 위치에 상기 선체 구조물 또는 엔진에 고정 설치된 한쌍의 마찰지지대, 및 상기 두 가압판 사이에 설치되고 내부의 공기압을 조절하여 상기 두 가압판의 상기 마찰지지대에 대한 가압력을 제어할 수 있는 공기튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 탑브레이싱이 제공된다.

상기 선체연결부와 상기 엔진연결부 중 상기 공기튜브가 설치되지 않은 쪽 연결부는, 일단이 상기 선체 구조물 또는 상기 엔진에 연결되고, 타단은 가로로 신장된 장방형 볼트공, 볼트 및 너트에 의하여 상기 빔부에 연결되는 연결판을 구비하도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 선박 엔진의 진동 완화 방법이 제공되며, 본 방법은 공기튜브를 구비한 탑브레이싱을 선체 구조물과 엔진 사이에 설치한 상태에서 상기 공기튜브의 공기압을 변화시켜 엔진의 지지강성을 변화시키고, 지지강성을 달리하는 각 지지상태의 엔진진동응답곡선들로부터 임계회전수를 구하는 엔진진동특성 측정단계; 상기 임계회전수와 엔진회전수를 비교하는 회전수 판별단계; 및 상기 엔진회전수가 상기 임계회전수 이하인 엔진작동 조건하에서는 상기 공기튜브의 공기압을 상대적으로 높은 압력으로 유지하고, 상기 엔진회전수가 상기 임계회전수를 초과하는 엔진작동 조건하에서는 상기 공기튜브의 공기압을 상대적으로 낮은 압력으로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선박 엔진의 탑브레이싱을 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 선박 엔진의 탑브레이싱을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

도1은 본 발명에 따른 탑브레이싱의 부분 단면 평면도, 도2는 본 발명에 따른 탑브레이싱의 정면도, 도3은 공기튜브의 압력 조절 장치의 일 예를 보여주는 개략도, 도4는 본 발명에 따른 탑브레이싱을 적용했을 때의 엔진회전수와 엔진 진동의 관계를 보여주는 진동응답곡선, 도5는 본 발명에 따른 탑브레이싱에 의해 선박 엔진의 진동을 완화하는 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.

도1과 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박 엔진의 탑브레이싱(10)은 선박의 선체 구조물(2)과 엔진(3) 사이에 설치되어 엔진의 진동을 완화시키기 위한 구조물로서, 기본적으로 빔부(20), 선체연결부(30) 및 엔진연결부(40)로 구성되고, 상기 선체연결부(30)와 엔진연결부(40) 중 한쪽의 연결부는, 한쌍의 가압판(50), 한쌍의 마찰지지대(60) 및 공기튜브(70)를 포함하는 공압식 연결부인 것을 특징으로 한다. 도1과 도2의 구체예는 선체연결부(30)가 공압식인 예를 도시한 것이다.

중앙의 빔부(20)는 엔진(3)의 진동을 지지하는 구조재이고, 선체연결부(30)와 엔진연결부(40)는 상기 빔부(20)를 각각 선체 구조물(2)과 엔진(3)에 고정시키기 위한 연결부재들이다.

사용 가능한 빔부(20)의 구조로는, 엔진의 진동 하중을 지탱할 수 있는 정도의 강도를 가지는 구조라면 특히 제한되지 않으며, 예를 들어 도1과 도2에 도시된 바와 같이, 2개의 강판(21)을 소정 거리를 두고 평행하게 배치하고 이들 강판(21)의 외측면에 각각 보조강판(22)을 덧대고, 이들 강판(21)과 보조강판(22)을 다수의 결합판(23)으로 접합하여 구성한 빔을 사용할 수 있다.

이때 공기튜브(70)가 장착되는 쪽의 강판(21)에는 일정 구간(L)에 대해 보조강판(22)을 덧붙이지 않고 강판(21)만으로 구성하는 것이, 이 부분에 진동에 대한 유연성을 제공할 수 있어 바람직하다. 결합판(23)에 부착된 고리(24)는 탑브레이싱(10)을 엔진에 장착할 때 크레인을 걸기 위한 고리이다.

이와 같이 강판(21)과 보조강판(22)의 이중 구조로 된 빔부(20)에 따라 엔진의 진동을 충분한 강도로 지지할 수 있고, 또한 강판(21)만으로 된 구간(L)에 의해 엔진의 진동을 보다 유연성 있게 지지할 수 있으므로, 탑브레이싱(10)이 진동에 의한 피로에 의하여 파손되는 것을 지연시킬 수 있다.

선체 구조물(2)에 빔부(20)를 연결하는 선체연결부(30)는, 엔진의 회전수의 변화에 따라 엔진의 지지강성을 변화시킬 수 있도록, 한쌍의 가압판(50), 한쌍의 마찰지지대(60) 및 공기튜브(70)를 포함하는 구성으로 구성된다.

가압판(50)은, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 빔부(20), 구체적으로 상기 강판(21)의 선체 구조물(2) 쪽 단부로부터 선체 구조물 쪽으로 뻗어있는 판상의 부재로서, 한 쌍의 가압판(50)이 일정 간격을 두고 나란히 배치된 구성으로 되어 있다.

가압판(50)은 이를 별도의 강판으로 제작하여 빔부(20)의 강판(21)에 용접 또는 리벳으로 연결하는 것이 굳이 배제되는 것은 아니지만, 본 구체예와 같이 빔부(20)의 선체 구조물(2) 쪽 단부를 선체 구조물에 근접한 위치까지 연장하여 이를 가압판(50)으로 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 본 구체예에 있어서는 가압판(50)이 빔부(20)와 구조적으로 구별되지 않으며, 빔부(20)의 선체 구조물(2)쪽 단부를 그 기능에 관련하여 가압판(50)이라 하는 것이다. 가압판(50)은 후술하는 바와 같이 공기튜브(70)가 고압일 때에는 외측으로 벌어지고 공기튜브(70)가 저압일 때에는 내측으로 복원되도록 탄성을 가지는 강판으로 제작하는 것이 바람직하다.

각각의 가압판(50)의 외측면에는 선체 구조물(2)에 고정되게 설치되어 엔진(3) 쪽으로 돌출된 마찰지지대(60)가 인접되어 있다. 마찰지지대(60)는 그 사이에 끼워지는 가압판(50)에 마찰접촉함으로써, 이후에 설명되는 바와 같이, 탑브레이싱(10)을 선체 구조물에 지지하는 작용을 한다.

가압판(50)과 마찰지지대(60) 사이의 마찰력을 증가시키기 위하여, 가압판(50)의 외측면 및/또는 마찰지지대(60)의 내측면에 고마찰계수의 마찰판(90)을 부착하는 것이 바람직하며, 본 구체예는 마찰지지대(60)에 마찰판(90)을 부착한 예가 도시되어 있다.

가압판(50)과 마찰지지대(60)가 접하고 있는 부분의 두 가압판(50) 사이에는 엔진의 진동 하중에 견딜 수 있는 정도의 강도를 가지도록 만들어진 공기튜브(70)가 설치된다. 공기튜브(70)는 내부의 공기압을 조절할 수 있도록 구성되어 있고, 공기압을 변화시키면 마찰지지대(60)에 대한 가압판(50)의 가압력이 변화되어 탑브레이싱(10)에 의한 엔진의 지지상태(지지강성)가 변하게 된다.

예를 들어, 공기튜브(70)의 공기압을 상대적으로 높게 유지하면 공기튜브(70)가 두 가압판(50)을 바깥쪽으로 밀어서 가압판(50)이 마찰지지대(60)에 강하게 마찰접촉되며, 이런 상태에서 탑브레이싱(10)은 엔진을 상대적으로 높은 강성으로 지지하게 되고, 탑브레이싱(10)은 그 마찰력만큼 엔진의 진동이 흡수된다. 반대로 공기튜브(70)의 공기압을 상대적으로 낮게 유지하면 가압판(50)에 대한 공기튜브(70)의 가압력이 제거되거나 낮아져서 가압판(50)이 마찰지지대(60)로부터 분리되거나 낮은 마찰력으로 마찰접촉하게 되며, 이런 상태에서는 탑브레이싱(10)이 엔진을 상대적으로 낮은 강성으로 지지하게 되고, 탑브레이싱(10)은 엔진의 진동을 흡수하지 않거나 약간만을 흡수하게 된다. 즉, 공기튜브의 공기압을 변화시킴에 따라 본 발명의 탑브레이싱(10)에 의한 엔진의 지지강성을 변화시키게 되는 것이다.

공기튜브(70)의 공기압 조절은 널리 알려진 공지의 기술을 적용할 수 있으며, 예를 들면 도3에 도시된 바와 같이, 밸브(73)를 매개하여 공압탱크나 컴프레서와 같은 공압장치(72)에 연결된 공기 주입구(71)와, 밸브(75)가 구비된 공기 배출구(74)를 각각 공기튜브(70)에 설치하고, 제어반(76)에서 이들 밸브(73,75)의 개폐를 조정하여 공기튜브(70)에 대한 공기 수급량을 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

여기에서 상기 공압장치(72)로는 본 발명의 탑브레이싱(10)을 위하여 별도로 공압탱크나 컴프레서 등을 구비해서 사용할 수도 있지만, 선박에는 다른 여러 가지 용도로 고압의 공기를 사용하기 위하여 공압장치가 설치되는 것이 일반적이므로, 이런 공압장치(도시되지 않음)로부터 공기튜브(70)로 고압의 공기가 공급되도록 구성할 수도 있으며, 이 경우 탑브레이싱(10) 만을 위해 추가로 공압장치를 설치하지 않아도 되어 바람직하다.

공기튜브(70)의 공기압은 엔진의 진동 상태에 따라 고압과 저압의 2단계로 또는 그 이상의 다수의 단계로 조절되며, 이하 도4와 도5를 참조하여 2단계로 공기튜브(70)의 압력을 조절하는 경우에 대하여 설명한다.

엔진회전수에 따른 엔진의 진동특성, 즉 엔진의 진동응답곡선은 엔진의 지지 강도에 따라 달라진다. 따라서 본 발명의 탑브레이싱(10)을 엔진(3)에 장착한 상태에서 공기튜브(70)의 공기압을 변화시켜 엔진의 지지강도를 변화시켜 각각에 대하여 엔진의 진동응답곡선을 구하면, 예를 들어 공기튜브(70)의 공기압을 상대적으로 낮은 압력(P1)으로 유지한 상태와 상대적으로 높은 압력(P2)으로 각각 유지한 상태에서 각각 엔진의 진동응답곡선을 구하면, 도4에 도시된 바와 같이, 정점의 위치가 서로 다른 두 진동응답곡선이 얻어진다.

즉, 공기튜브(70)의 압력이 P1로 낮을 때에는 엔진회전수가 f1일 때 엔진 진동이 최대로 되고(진동응답곡선 Y1), 공기튜브(70)의 압력이 P2로 높을 때에는 엔진회전수가 f2일 때 엔진 진동이 최대로 되며(곡선 Y2), 두 곡선은 임계회전수(f3)에서 서로 교차한다.

이와 같이 공기튜브(70)의 공기압 변화에 따라 달라지는 엔진의 진동특성에 따라, 엔진의 회전수가 임계회전수(f3) 이상일 때에는 공기튜브(70)의 압력을 낮은 압력(P1)으로 유지시키고(엔진의 진동은 곡선 Y1을 따름), 엔진회전수가 임계회전수(f3) 이하일 때에는 공기튜브(70)의 압력을 높은 압력(P2)으로 유지시키면(엔진의 진동이 곡선 Y2를 따름), 엔진의 진동수를 항상 빗금 친 부분 내에 유지시킬 수 있다. 여기에서 공기튜브(70)에의 공기압 제공이 다른 용도로 선박에 제공되어 있는 전술한 공압장치를 사용하는 경우, 상기 높은 압력(P2)은 이런 공압장치에서 제공되는 선박에 통상 사용되는 공기압이 될 것이다.

따라서, 공기튜브(70)를 구비한 탑브레이싱(10)을 선체 구조물(2)과 엔진(3) 사이에 설치한 상태에서 엔진의 회전수에 따라 밸브(73,75)의 개폐를 적절히 제어하여 공기튜브(70)의 공기압을 변화시키면, 종래와 같이 엔진의 지지 상태를 변화시키지 아니하는 상태, 즉 엔진회전수에 따른 엔진의 진동이 단일의 진동응답곡선(Y1 또는 Y2) 위를 움직일 때에 비하여 선박 엔진의 진동을 현격히 완화시킬 수 있게 된다.

도5를 참조하여 발명에 따른 탑브레이싱에 의해 선박 엔진의 진동을 완화하는 방법을 정리하여 설명하면, 먼저 공기튜브(70)의 공기압을 변화시켜 엔진(3)의 지지강성을 달리한 상태에서 각각 엔진의 진동응답곡선을 얻고 얻어진 진동응답곡선 상에서 임계회전수를 구하여 엔진의 진동특성을 측정한다(S1).

다음에, 엔진의 회전수(rpm)를 실측하여 측정된 엔진회전수와 임계회전수(f3)를 비교 판별한다(S2).

판별결과에 따라 엔진의 회전수가 임계회전수(f3) 이하이면(YES), 밸브(73)를 개방하고 밸브(75)를 폐쇄하는 쪽으로 밸브들(73,75)을 작동하여 공기튜브(70)의 압력을 P2로 유지시키며(S3,S4), 이로써 가압판(50)과 마찰지지대(60)가 마찰접촉하여 두 부재간의 마찰력이 정상적으로 작동하게 되므로(S5), 결국 엔진의 진동은 임계회전수(f3) 이하의 곡선 Y2를 따라 발생하여 엔진의 진동을 최소활 할 수 있다(S6).

판별결과에 따라 엔진의 회전수가 임계회전수(f3) 보다 크면(NO), 밸브(73)를 폐쇄하고 밸브(75)를 개방하는 쪽으로 밸브들(73,75)을 작동하여 공기튜브(70)의 압력을 P1로 유지시키며(S3',S4'), 이로써 가압판(50)과 마찰지지대(60)가 분리되거나 약하게 마찰접촉하여 두 부재간의 마찰력이 사라지거나 상대적으로 낮게 되므로(S5'), 결국 엔진의 진동은 임계회전수(f3) 이상의 곡선 Y1을 따라 발생하여 엔진의 진동을 최소활 할 수 있다(S6).

여기에서 공기튜브(70)로의 공기압 제공이 다른 용도로 선박에 제공되어 있는 전술한 공압장치를 사용하는 경우, 상기 높은 압력(P2)은 이런 공압장치에서 제공되는 선박에 통상 사용되는 공기압이 되고, 낮은 압력(P1)은 높은 압력(P2)보다 낮고 대기압 이상인 압력이 된다.

이와 같이 엔진의 회전수에 따라 공기튜브(70)의 압력을 적절히 조절하면 엔진의 진동을 최소 상태(도4에 도시된 빗금 친 부분)로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공기튜브(70)의 완충작용으로 탑브레이싱이 받는 진동의 충격을 분산시킬 수 있고, 엔진 상부 및 인접 구조물에 전달되는 진동을 저감시킬 수 있다.

이상에서는 공기튜브(70)의 압력을 고압과 저압의 2단계로 조절하는 경우에 대하여 설명하였지만, 공기튜브(70)의 압력이 3단계 이상의 다수의 단계로 변하도록 제어함으로써 엔진의 진동을 더욱 저감시킬 수 있고, 모든 엔진회전수에 대하여 연속적으로 공기튜브의 압력이 변하도록 제어하면, 모든 엔진의 회전수에 대하여 최소의 엔진 진동을 달성할 수 있다.

공기튜브(70)가 설치되지 않는 선체연결부(30) 또는 엔진연결부(40), 즉 본 구체예의 엔진연결부(40)로는, 예를 들어 도8에 도시된 종래의 탑브레이싱에 사용된 구조 또는 빔부(20)를 바로 엔진(3)에 용접하는 구조 등을 사용할 수 있으나, 선체 구조물(2)과 엔진(3) 사이의 길이 변화를 수용할 수 있는 연결판(80)을 사용하는 것이 바람직하다.

구체적으로 설명하면, 도1에 도시된 바와 같이, 연결판(80)의 일단은 엔진(3)에 용접으로 연결하고, 그 타단은 빔부(20)의 강판(21)에 볼트(82)와 너트(83)를 사용하여 연결하되, 강판(21)과 연결판(80) 중 적어도 하나에 형성된 볼트공을 가로로 길게 신장되게 볼트공(81)으로 형성하여, 볼트(82)가 체결되는 위치를 볼트공(81)의 길이의 범위 내에서 좌우로 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 도1은 상기 볼트공(81)이 연결판(80)에 형성된 예를 도시한 것이며, 도면부호 84는 연결판(80)과 강판(21) 사이의 볼트체결을 원활하게 하고 부재간의 미끄러짐을 방지하기 위한 완충판을 나타낸다.

이와 같이 연결판(80)을 구비한 엔진연결부(40)의 구조에 따라, 파랑이나 화물적재량의 변화에 의해 선체 구조물(2)과 엔진(3)의 상대적인 위치가 변화할 때, 엔진과 탑브레이싱(10) 사이의 연결이 볼트공(81)의 길이 만큼 유연성을 가지고 변화될 수 있으므로, 탑브레이싱(10)에 과도하게 가해지는 하중을 선체연결부(30)에 적용된 공압식 연결 구조와 함께 효과적으로 완화시킬 수 있다.

또한 탑브레이싱(10)을 엔진(3)과 선체 구조물(2) 사이에 설치할 때 볼트(82)와 너트(83)의 체결 위치를 볼트공(81)이 길이 범위 내에서 선택할 수 있는 여유가 있으므로, 탑브레이싱(10)을 지상에서 사전 제작할 때 탑브레이싱(10)의 길이를 엔진과 선체 구조물 사이의 실제 길이에 정밀하게 일치시키지 않아도 되며, 탑브레이싱(10)을 설치할 때에도 그 길이를 선체 구조물과 엔진 사이의 실제 길이에 맞게 조정하는 작업을 매우 용이하게 행할 수 있다.

이상에서는 가압판(50), 한쌍의 마찰지지대(60) 및 공기튜브(70)가 선체 구조물(2) 쪽에 위치되고, 연결판(80)이 엔진(3) 쪽에 위치하는 예에 대하여 설명하였지만, 이들을 이와 반대로 설치하는 것도 가능하다는 것은 당연하다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 선박 엔진의 탑브레이싱에 의하면, 공기튜브를 사용한 공압식 연결구조에 의해 모든 엔진회전수의 영역에 걸쳐서 엔진의 진동을 현격하게 완화시킬 수 있으므로, 엔진의 진동에 의해 엔진과 주변 구조물이 받을 수 있는 손상을 줄일 수 있으며, 탑브레이싱의 설치 및 보수 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

선체 구조물(2)에 엔진(3)의 진동 하중을 지지하는 빔부(20), 상기 빔부(20)와 선체 구조물(2) 사이를 연결하는 선체연결부(30) 및 상기 빔부(20)와 엔진(3) 사이를 연결하는 엔진연결부(40)를 포함하고;

상기 선체연결부(30)와 상기 엔진연결부(40) 중 한쪽의 연결부는, 일정 간격을 두고 나란히 배치되어 상기 빔부(20)에 연결된 한 쌍의 가압판(50), 상기 두 가압판(50)의 외측에 인접하는 위치에 상기 선체 구조물(2) 또는 엔진(3)에 고정 설치된 한쌍의 마찰지지대(60), 및 상기 두 가압판(50) 사이에 설치되고 내부의 공기압을 조절하여 상기 두 가압판(50)의 상기 마찰지지대(60)에 대한 가압력을 제어할 수 있는 공기튜브(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 탑브레이싱.
제1항에 있어서, 상기 선체연결부(30)와 상기 엔진연결부(40) 중 상기 공기튜브(70)가 설치되지 않는 쪽 연결부는, 일단이 상기 선체 구조물(2) 또는 상기 엔진(3)에 연결되고 타단은 가로로 신장된 장방형 볼트공(81), 볼트(82) 및 너트(83)에 의하여 상기 빔부(20)에 연결되는 연결판(80)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 탑브레이싱.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공기튜브(70)에는, 개폐량을 조절할 수 있는 밸브(73)를 매개하여 공압장치(72)에 연결된 공기 주입구(71) 및 개폐량을 조절할 수 있는 밸브(75)가 구비된 공기 배출구(74)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 탑브레이싱.
제3항에 있어서, 상기 공압장치(72)는 선박에서 일반적으로 사용되는 고압 공기를 제공하기 위해 설치되어 있는 공압장치인 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 탑브레이싱.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가압판(50)의 외측면과 상기 마찰지지대(60)의 내측면 중 적어도 어느 한쪽면에는 고마찰계수의 마찰판(90)이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 탑브레이싱.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 빔부(20)는 일정 거리를 두고 평행하게 배치된 2개의 강판(21), 상기 강판(21)의 외측면에 덧대어진 보조강판(22), 및 상기 강판(21)과 상기 보조강판(22)을 접합하는 다수의 결합판(23)으로 이루어지고, 상기 공기튜브(70)가 장착되는 쪽의 강판(21)의 일정 구간(L)은 상기 보조강판(22)이 덧대어지지 않은 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 탑브레이싱.
공기튜브를 구비한 탑브레이싱을 선체 구조물과 엔진 사이에 설치한 상태에서 상기 공기튜브의 공기압을 변화시켜 엔진의 지지강성을 변화시키고 지지강성을 달리하는 각 지지상태의 엔진진동응답곡선들로부터 임계회전수를 구하는 엔진진동특성 측정단계;

상기 임계회전수와 엔진회전수를 비교하는 회전수 판별단계; 및

상기 엔진회전수가 상기 임계회전수 미만인 엔진작동 조건하에서는 상기 공기튜브의 공기압을 상대적으로 높은 압력으로 유지하고, 상기 엔진회전수가 상기 임계회전수를 초과하는 엔진작동 조건하에서는 상기 공기튜브의 공기압을 상대적으로 낮은 압력으로 유지하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 진동 완화 방법.
제7항에 있어서, 상기 높은 압력은 선박에서 일반적으로 사용되는 공기압이고, 상기 낮은 압력은 상기 높은 압력 보다 낮고 대기압 이상인 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 진동 완화 방법.
제7항에 있어서, 상기 공기튜브의 공기압을 엔진회전수에 따라 3단계 이상으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 진동 완화 방법.